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Appunti lezioni 1-2-3 BIOCHIMICA DELLA NUTRIZIONE
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Il documento introduce i concetti di energia e termodinamica applicati agli organismi viventi, descritti come sistemi aperti che trasformano energia in lavoro biologico e calore. Vengono trattati energia interna, entalpia e metodi di misura del contenuto calorico degli alimenti, insieme a metabolismo, metabolismo basale, quoziente respiratorio e fattori che lo influenzano. Infine sono illustrate trasformazioni reversibili e irreversibili, entropia, energia libera e il ruolo degli enzimi nell'accoppiamento di reazioni spontanee e non spontanee.
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- Il corpo è una macchina termica che segue le leggi della termodinamica: l'energia, definita come capacità di compiere lavoro, proviene principalmente dal sole e viene usata per lavoro meccanico, di trasporto e elettrico, mentre gran parte si disperde come calore.
- La prima legge introduce l'energia interna U, misurata con la bomba calorimetrica a volume costante, e l'entalpia H, che corrisponde al calore a pressione costante e quindi al contenuto calorico degli alimenti, con i concetti di lavoro, potenza e lavoro biologico.
- Il contenuto calorico degli alimenti si misura con metodi diretti (bomba calorimetrica e calorimetri per uomini e animali) o indiretti (prodotti eliminati come CO2, urea e H2O, oppure consumo di ossigeno), mentre l'energia viene immagazzinata nei legami dell'ATP; si distinguono organismi aerobi e anaerobi.
- Il metabolismo comprende anabolismo (gluconeogenesi, lipogenesi) e catabolismo (glicolisi, ciclo di Krebs, lipolisi) ed è influenzato da attività muscolare, digestione, temperatura, sesso, età, dimensioni corporee, stress e ormoni; il metabolismo basale è di circa 1800 kcal al giorno.
- La temperatura influenza le reazioni biochimiche, con velocità ottimale intorno a 37°C, mentre la dissipazione del calore dipende dal rapporto superficie/volume, il consumo di ossigeno per unità di massa diminuisce con le dimensioni corporee e il metabolismo rallenta con l'età; l'indice di massa corporea è un indicatore indicativo del normopeso e il quoziente respiratorio permette di identificare la fonte energetica prevalente.
- Le trasformazioni si classificano in reversibili, irreversibili e spontanee; l'entropia, misura dell'ordine del sistema, aumenta nelle trasformazioni spontanee e viene descritta sia dal punto di vista termodinamico sia statistico tramite la molteplicità degli stati.
- L'energia libera G descrive la spontaneità dei processi a temperatura e pressione costanti: nei processi spontanei ΔG è minore di zero; gli organismi viventi non sono in equilibrio, mantengono compartimenti con condizioni diverse dall'ambiente e accoppiano reazioni con ΔG negativo e positivo grazie agli enzimi, riducendo la perdita di energia sotto forma di calore.
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